概念 1958年,美國(guó)的H.F.shroyer發(fā)明了用可發(fā)性泡沫塑料模樣制造金屬鑄件的專(zhuān)利技術(shù)并取得了專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)USP2830343)。最初所用的模樣是采用聚苯乙烯(EPS)板材加工制成的.采用粘土砂造型,用來(lái)生產(chǎn)藝術(shù)品鑄件。采用這種方法,造型后泡沫塑料模樣不必起出,而是在澆入液態(tài)金屬后聚苯乙烯在高溫下分子裂解而讓出空間充滿金屬液,凝固后形成鑄件。1961年德國(guó)的Grunzweig和Harrtmann公司購(gòu)買(mǎi)了這一專(zhuān)利技術(shù)加以開(kāi)發(fā),并在1962年在工業(yè)上得到應(yīng)用。采用無(wú)粘結(jié)劑干砂生產(chǎn)鑄件的技術(shù)由德國(guó)的H.Nellen和美國(guó)的T.R.Smith于1964年申請(qǐng)了專(zhuān)利。由于無(wú)粘結(jié)劑的干砂在澆注過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生坍塌的現(xiàn)象,所以1967年德國(guó)的A.Wittemoser采用了可以被磁化的鐵丸來(lái)代替硅砂作為造型材料,用磁力場(chǎng)作為"粘結(jié)劑"。這就是所謂"磁型鑄造"。1971年,日本的Nagano發(fā)明了V法(真空鑄造法),受此啟發(fā),今天的消失模鑄造在很多地方也采用抽真空的辦法來(lái)固定型砂。在1980年以前使用無(wú)粘結(jié)劑的干砂工藝必須得到美國(guó)"實(shí)型鑄造工藝公司"(Full?Mold?Process,Inc)"的批準(zhǔn)。在此以后,該專(zhuān)利就無(wú)效了。因此,近20年來(lái)消失模鑄造技術(shù)在全世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展。消失模鑄造工藝的特點(diǎn)1.鑄件精度高 消失模鑄造是一種近無(wú)余量、精確成型的新工藝,該工藝無(wú)需取模、無(wú)分型面、無(wú)砂芯,因而鑄件沒(méi)有飛邊、毛刺和拔模斜度,并減少了由于型芯組合而造成的尺寸誤差。鑄件表面粗糙度可達(dá)Ra3.2至12.5μm;鑄件尺寸精度可達(dá)IT7至9;加工余量最多為1.5至2mm,可大大減少機(jī)械加工的費(fèi)用,和傳統(tǒng)砂型鑄造方法相比,可以減少40%至50%的機(jī)械加工間。2.設(shè)計(jì)靈活 為鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了充分的自由度。可以通過(guò)泡沫塑料模片組合鑄造出高度復(fù)雜的鑄件。3.無(wú)傳統(tǒng)鑄造中的砂芯 因此不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)砂型鑄造中因砂芯尺寸不準(zhǔn)或下芯位置不準(zhǔn)確造成鑄件壁厚不均。4.清潔生產(chǎn) 型砂中無(wú)化學(xué)粘結(jié)劑,低溫下泡沫塑料對(duì)環(huán)境無(wú)害,舊砂回收率95%以上。5.降低投資和生產(chǎn)成本 減輕鑄件毛坯的重量,機(jī)械加工余量小。? 消失模鑄造工藝與其他鑄造工藝一樣,有它的缺點(diǎn)和局限性,并非所有的鑄件都適合采用消失模工藝來(lái)生產(chǎn),要進(jìn)行具體分析。主要根據(jù)以下一些因素來(lái)考慮是否采用這種工藝。1.鑄件的批量?批量越大,經(jīng)濟(jì)效益越可觀。2.鑄件材質(zhì)?其適用性好與差的順序大致是:灰鑄鐵--非鐵合金--普通碳素鋼--球墨鑄鐵--低碳鋼和合金鋼;通過(guò)必要的準(zhǔn)備以不致使工藝實(shí)驗(yàn)、調(diào)試周期過(guò)長(zhǎng)。3.鑄件大小?主要考慮相應(yīng)設(shè)備的使用范圍(如振實(shí)臺(tái),砂箱)。4.鑄件結(jié)構(gòu)?鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜就越能體現(xiàn)消失模鑄造工藝的優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)效益,對(duì)于結(jié)構(gòu)上有狹窄的內(nèi)腔通道和夾層的情況,采用消失模工藝前需要預(yù)先進(jìn)行實(shí)驗(yàn),才能投入生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)外消失模鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 1990年,美國(guó)通用汽車(chē)公司在Saturu建立了一個(gè)年產(chǎn)5.5萬(wàn)噸的新鑄造廠,有三條全自動(dòng)的消失模鑄造生產(chǎn)線。? 1991年,意大利菲亞特公司在都靈建成歐洲最大規(guī)模的消失模生產(chǎn)車(chē)間,年產(chǎn)量1.5萬(wàn)噸。? 1993年,德國(guó)寶馬公司建成年產(chǎn)20萬(wàn)只各種規(guī)格鋁合金氣缸蓋的消失模生產(chǎn)線。? 2001年,美國(guó)通用的SMCO建成目前世界上最先進(jìn)、規(guī)模最大的消失模鑄造廠。? 我國(guó)的消失模鑄造行業(yè)經(jīng)過(guò)二十年的探索,從硬件設(shè)備到軟件工藝已經(jīng)逐步走向成熟,其中云南昆明的宏金隆鑄造機(jī)械廠在各個(gè)方面都比較先進(jìn),該廠的產(chǎn)品已經(jīng)出口到馬來(lái)西亞等周邊國(guó)家。另外,清華大學(xué)、華中科技大學(xué)等高等院校也為消失模鑄造行業(yè)的發(fā)展做出了寶貴的貢獻(xiàn)。消失模優(yōu)點(diǎn)與工藝技術(shù)簡(jiǎn)介一、?設(shè)備的用途 本套設(shè)備及工藝是集實(shí)型、真空鑄造的優(yōu)點(diǎn)為一體,適用于鋼、鐵、鋁、銅等各種牌號(hào),各種材質(zhì)不同結(jié)構(gòu)的大、中、小各類(lèi)鑄件,對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件的效果更佳。? 1、結(jié)構(gòu)形狀不受鑄造工藝限制,為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造提供了廣泛的自由度,生產(chǎn)周期短,生產(chǎn)效率高,不用混砂、下芯、起模、合箱、分型、易于一箱多鑄、群鑄,實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計(jì),避免了因下芯、起模、合箱等因素引起的鑄造缺陷和廢品? 2、鑄造尺寸精度高,形狀尺寸準(zhǔn)確,內(nèi)外質(zhì)量好,具有精密鑄件的特點(diǎn),可部分取代熔模精密鑄造,減少機(jī)械加工余量最高可達(dá)60%,工藝出品率可達(dá)95%。? 3、投資少、上馬快、用人少、成本低、設(shè)備緊湊、占地面積小、工藝技術(shù)易于掌握,便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)。二、生產(chǎn)原理與工藝流程 該法按EPC工藝先制成泡塑模型,涂掛特制涂料,干燥后置于特制砂箱中,填入干砂,三維振動(dòng)緊實(shí),抽真空狀態(tài)下澆鑄,模型氣化消失,金屬置換模型,復(fù)制出與泡塑模一樣的鑄件,冷凝后釋放真空,從松散的砂中取出鑄件,進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。? 1、制作泡塑氣化模具(手工、機(jī)械);? 2、泡塑氣化,模具主合后烘干; 3、泡塑氣化模具表面刷、噴耐火涂料后再次烘干(一定干透); 4、將特制砂箱置于三維振實(shí)臺(tái)上;? 5、填入低砂(干砂)振實(shí)、刮平;? 6、將烘干的泡塑氣化模具放于底砂上,按工藝要求分成填砂,自動(dòng)振實(shí)一定時(shí)間后刮平箱口; 7、用塑料薄膜覆蓋砂箱口,放上澆口杯,接負(fù)壓系統(tǒng)。緊實(shí)后進(jìn)行鋼液澆鑄,泡塑氣化模具消失,金屬液取代其位置;? 8、鑄件冷凝后釋放真空并翻箱,取出鑄件,進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。消失模鑄造的主要優(yōu)點(diǎn) 1.鑄件尺寸形狀精確,重復(fù)性好,具有精密鑄造的特點(diǎn);? 2.鑄件的表面光潔度高;? 3.取消了砂芯和制芯工部,根除了由于制芯、下芯造成的鑄造缺陷和廢品;? 4.不合箱、不取模,大大簡(jiǎn)化了造型工藝,消除了因取模、合箱引起的鑄造缺陷和廢品;? 5.采用無(wú)粘結(jié)劑、無(wú)水分、無(wú)任何添加物的干砂造型,根除了由于水分、添加物和粘結(jié)劑引起的各種鑄造缺陷和廢品;? 6.大大簡(jiǎn)化了砂處理系統(tǒng),型砂可全部重復(fù)使用,取消了型砂制備工部和廢砂處理工部;? 7.落砂極其容易,大大降低了落砂的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度;? 8.鑄件無(wú)飛邊毛刺,使清理打磨工作量減少50%以上;? 9.可在理想位置設(shè)置合理形狀的澆冒口,不受分型、取模等傳統(tǒng)因素的制約,減少了鑄件的內(nèi)部缺陷;? 10.負(fù)壓澆注,更有利于液體金屬的充型和補(bǔ)縮,提高了鑄件的組織致密度;? 11.組合澆注,一箱多件,大大提高了鑄件的工藝出品率和生產(chǎn)效率;? 12.減少了加工裕量,降低了機(jī)加工成本;? 13.易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)流水線生產(chǎn),生產(chǎn)線彈性大,可在一條生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)不同合金、不同形狀、不同大小鑄件的生產(chǎn);? 14.可以取消拔模斜度;? 15.使用的金屬模具壽命可達(dá)10萬(wàn)次以上,降低了模具的維護(hù)費(fèi)用;? 16.減少了粉塵、煙塵和噪音污染,大大改善了鑄造工人的勞動(dòng)環(huán)境,降低了勞? 動(dòng)強(qiáng)度,以男工為主的行業(yè)可以變成以女工為主的行業(yè);? 17.簡(jiǎn)化了工藝操作,對(duì)工人的技術(shù)熟練程度要求大大降低;? 18.零件的形狀不受傳統(tǒng)的鑄造工藝的限制,解放了機(jī)械設(shè)計(jì)工作者,使其根據(jù)零件的使用性能,可以自由地設(shè)計(jì)最理想的鑄件形狀;? 19.可減輕鑄件重量;? 20.降低了生產(chǎn)成本;? 21.簡(jiǎn)化了工廠設(shè)計(jì),固定資產(chǎn)投資可減少30∽40%,占地面積和建筑面積可? 減少30∽50%,動(dòng)力消耗可減少10∽20%;? 22.消失模鑄造工藝應(yīng)用廣泛,不僅適用于鑄鋼、鑄鐵,更適用于鑄銅、鑄鋁等;? 23.消失模鑄造工藝不僅適用于幾何形狀簡(jiǎn)單的鑄件,更適合于普通鑄造難以下手的多開(kāi)邊、多芯子、幾何形狀復(fù)雜的鑄件;? 24.消失模鑄造工藝可以實(shí)現(xiàn)微震狀態(tài)下澆注,促進(jìn)特殊要求的金相組織的?形成,有利于提高鑄件的內(nèi)在質(zhì)量;? 25.在干砂中組合澆注,脫砂容易,溫度同步,因此可以利用余熱進(jìn)行熱處? 理。特別是高錳鋼鑄件的水刃處理和耐熱鑄鋼件的固溶處理,效果非常理想,能夠節(jié)約大量能源,縮短了加工周期;? 26.利用消失模鑄造工藝,可以根據(jù)熔化能力,完成任意大小的鑄件。消失模鑄造生產(chǎn)線 一、單機(jī)或簡(jiǎn)易型鑄造生產(chǎn)線 通常在鑄造車(chē)間設(shè)置1-2臺(tái)(造型時(shí)用)三維振動(dòng)臺(tái),幾個(gè)-10多個(gè)專(zhuān)用砂箱,砂箱吊運(yùn)或設(shè)有輥(軌)道的砂箱簡(jiǎn)易輸送線,干砂一般是自然冷卻或設(shè)有簡(jiǎn)易型砂冷卻裝置,另加一套抽真空系統(tǒng)和砂除塵篩分設(shè)備。投資靈活,費(fèi)用在8-15萬(wàn),生產(chǎn)規(guī)模一般在500-5000噸。?這種生產(chǎn)模式是比較符合我國(guó)國(guó)情,花錢(qián)少,上馬快,深受我國(guó)廣大中小企業(yè)歡迎,發(fā)展十分迅速。這類(lèi)工廠占我國(guó)消失模鑄造廠點(diǎn)的90%以上。 二、國(guó)產(chǎn)型消失模鑄造流水線 采用機(jī)械、液壓、氣動(dòng)和電控方式,自行設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)型生產(chǎn)線,其砂箱數(shù)在10?-50余個(gè)不等;均設(shè)有砂冷卻系統(tǒng)設(shè)備;生產(chǎn)規(guī)模在年產(chǎn)2000―30000噸,投資在50萬(wàn)-400萬(wàn)不等。這類(lèi)生產(chǎn)廠點(diǎn)約有30家(條)。特點(diǎn)是系統(tǒng)完整,功能齊全,連續(xù)作業(yè),適合大批量、大規(guī)模生產(chǎn)?。 三、國(guó)外引進(jìn)型消失模鑄造?引進(jìn)國(guó)外的這些工廠中,投資少則為約1000余萬(wàn)元,多則為(累計(jì))約8000萬(wàn)元,一般在4000至5000萬(wàn)元之間。